CN101660982A

CN101660982A - 排气测定装置和排气测定方法

Info

Publication number: CN101660982A
Application number: CN200910170685A
Authority: CN
Inventors: 秋山重之; 山本笃志; 生田卓司
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: JP5226435B2; US8276469B2; US20100050790A1; EP2159564A3; JP2010054443A; CN101660982B; EP2159564A2

Abstract

本发明提供一种排气测定装置和排气测定方法，其不受排气中所含有的粉尘成分、酸性雾等的影响，即使是高温熔炉等，也能长期进行稳定性高的连续测定。该排气测定装置包括：导入排气的试样导入部(包括试样采集部(1)和加热导管(2))；凝集排气中的粉尘成分的冷却部(包括湿式过滤器(WF1))；填充有由高分子材料构成的过滤器部件的过滤器柱(3)，该高分子材料对粉尘成分进行捕捉；雾洗涤器(5)，其设在粉尘过滤器(3)的下游，并填充有对排气中的酸性雾进行去除的吸附剂；以及分析计(7)，其导入经过这些清洁处理的处理气体，并对排气中的特定成分进行测定。

Description

排气测定装置和排气测定方法

技术领域

本发明涉及一种含有飘尘等粉尘成分的排气的测定装置和测定方法，例如，涉及一种以柴油发电锅炉、玻璃熔炉等的含有粉尘成分、酸性雾、卤素成分等的排气为对象的排气测定装置和排气测定方法。

背景技术

如图8所示，以往，在产生源用测定装置、环境大气用测定装置、汽车排气测定装置等的大气污染测定装置中，以从试样采集点到分析计之间的试样流体中的除湿、除尘、定流量化等为目的，设有过滤器、切换阀、导管、除湿器、吸入泵、节流阀、流量计等，并且用配管连接各构件形成试样流路(例如参考非专利文献1)。

而且，如图9所示，提出一种排气取样装置101，该装置通过同时采集排气中的煤尘等固体成分和硫酸化合物(SOx)、氮氧化合物(NOx)等气体成分，能够缩短煤烟浓度的测定时间。气体成分测定用取样探针102和煤尘测定用取样探针103，通过具有可被这两者插通的开口的栓体104，互相接近而并列，取样探针102、103中的至少一方，向烟道内插入的长度可以调整。能够将过滤器(未图示)安装在气体成分测定用取样探针102内，或与气体成分测定用取样探针102连接，并且将粉尘收集器131安装在煤尘测定用取样探针103内，或与煤尘测定用取样探针103连接(例如参考专利公报1)。

非专利文献1：日本工业标准“JIS B7982-2002”

专利文献1：特开2006-226866号公报

然而，在以往的测定装置中，存在一些问题。即，在玻璃熔炉、柴油发电锅炉、金属精炼焚烧炉、垃圾焚烧炉、钢铁熔炉(下面有时称为“高温熔炉等”)等的排气中，含有SO₃雾等腐蚀性物质即酸性雾。因此，当使用上述测定装置进行这种排气的测定时，虽然在试样处理部采用填充有无机多孔物质或浸渍了不挥发性酸的粒状活性炭的柱状体，能够实现酸性雾的去除，但缺乏长期稳定性，其原因不明。

发明内容

发明要解决的问题

因此本发明的目的在于，与这种问题对应，提供一种排气测定装置和排气测定方法，其能够不受排气中所含有的粉尘成分和酸性雾的影响，即使是高温熔炉等，也能长期进行稳定性高的连续测定。

解决课题的手段

本发明的发明者，经过努力地研究，通过以下所述的排气测定装置和排气测定方法，发现下面的事项，完成了本发明。

即，在高温熔炉等的排气中，含有2μm以下的所谓微细粉尘或飘尘等粉尘成分，没被通常使用的试样采集点所设有的1次过滤器去除而被带进试样处理部。这时，这种粉尘成分与酸性雾结合，成为流路的污染、腐蚀等的原因，并且引起上述雾去除用柱的去除能力的下降。即，在本发明的验证过程中发现：这种排气中所含有的粉尘成分和酸性雾复合地作用，对于排气测定装置的试样处理产生较大的影响。

本发明，在该新颖的见解的基础上，以含有飘尘等粉尘成分和SO₃雾等酸性雾的排气为测定对象试样，包括：导入该排气的试样导入部；使粉尘成分凝集的冷却部；对在该冷却部凝集的粉尘成分进行收集的粉尘收集部；雾收集部，其设在该粉尘收集部的下游，并填充有对所述排气中的酸性雾进行去除的吸附剂；以及分析计，其导入经上述部分清洁处理后的经处理气体，并对排气中的特定成分进行测定。

即，发现：当像来自玻璃熔炉等的排气那样，进一步含有微细粉尘或飘尘等的粉尘成分时，通过在试样处理部设置冷却部，将气态的水分液化，通过使其与粉尘成分凝集，能够在粉尘收集部(过滤器)进行收集，并且在冷却部凝集的水分附着在过滤器表面，使过滤器表面处于加湿状态，从而不用设置其它精密过滤器等也能对微细粉尘等微粒子物质(例如2μm以下)进行收集。而且，可知：排气中所含有的粉尘成分和酸性雾，不但复合地引起流路的污染，还由该柱状体的污染引起酸性雾去除能力的下降。可知：对本发明能否有效地去除这种粉尘成分进行验证的结果是，使含有来自试样导入部的水分的状态下的排气，通过填充有由高分子材料构成的过滤器部件的粉尘收集部，从而能够以非常高的收获率对排气中的粉尘成分进行收集。即，在以往大多使用的由玻璃棉、陶瓷等构成的无机系过滤器中，难于完全收集1μm以下的微细粉尘，如下所述，发现：具有使过滤器表面能够保持加湿状态的表面材料的部件其收集能力强，该表面材料为由聚酯、聚丙烯等高分子材料构成的纤维状物体或无纺织布等。由此，不仅能够去除粉尘成分，而且能够防止配设在其后段的酸性雾去除手段的劣化。

而且，作为酸性雾去除手段，在充分去除了这种粉尘成分的状态下，以往的以珠光体等无机系的吸附剂为主要成分被填充的柱状体能够充分发挥作用，但在以含有高浓度的酸性雾为对象的本发明中，通过进一步使用经过不挥发性酸浸渍处理的吸附剂，例如浸渍了磷酸的粒子状活性炭等，能够更高效并长期地进行酸性雾的去除。因此，能够提供一种排气测定装置，其不受排气中所含有的粉尘成分和酸性雾等影响，可长期进行稳定性高的连续测定。另外，通过不挥发性酸浸渍处理，能够确保吸附剂的稳定性，并且能够防止排气中的测定成分SO₂、NOx等的由吸附所引起的损失，还能防止加热条件下的活性炭等的由燃烧所引起的损失。

这里，“粉尘成分”是指，含有金属氧化物和金属盐类等能够形成粉尘的粉尘起因成分，该金属氧化物和金属盐类包括在高温条件下气化的状态；以2μm以下的微细粉尘、燃烧灰分等为主要成分的超微粒的飘尘等；或这些成分的混合体的成分。而且，“酸性雾”是指，含有气态的SO₃、雾状的SO₃雾、硝酸雾、水分、与上述粉尘成分的结合体、以及这些成分的混合体的成分。此外，“冷却部”只要是具有试样气体的冷却功能、使粉尘成分凝集的结构，不限于下述湿式过滤器等个别的构件。例如，作为广义的概念，也包括具有这些功能的试样导入部的一部分或粉尘收集部。

而且，在上述排气测定装置中，最好具有作为粉尘成分的渗透状态的监测器发挥作用的所述粉尘收集部以及位于所述雾收集部的下游且填充有吸附剂的雾监测器。

即，在经常长期连续运行的排气测定装置中，最好对试样处理部被粉尘成分和酸性雾污染等情况进行监测。这里，在来自玻璃熔炉等的排气中，大多含有有色粉尘成分，因此，在本发明中，利用这种粉尘收集部的着色状态作为其污染情况的监测器。利用粉尘收集部所具有的粉尘收集功能和作为粉尘监测器的功能，具体来说，例如将粉尘成分去除部件配设成直线排列，对上游的着色状态进行监测，当下游开始着色时，进行柱状体的更换，从而不会进一步对下游侧产生影响，能够实现其功能的万无一失。而且，即使在粉尘成分自身无色的情况下，通过与其中所含有的特定成分进行反应而变色的成分填充到粉尘收集部或进行表面处理，从而同样能够确保作为粉尘监测器的功能。此外，关于无色的粉尘，在现场，水滴或酸性雾等附着在由粉尘收集部所收集的粉尘上，异物的产生被确认，通过对这种异物的产生状态进行监测，能够确保作为粉尘监测器的功能。而且，关于酸性雾，可知：吸附在以往的珠光体等的无机系的吸附剂上的酸性雾，渐渐与共存的水分结合而形成水滴状，附着在吸附剂的表面或填充有吸附剂的柱状体的内表面上。本发明利用这种柱状体内的水滴状物体的附着状态作为雾收集部的污染情况的监测器。起到监测器作用的同时，通过雾监测器本身的酸性雾的去除能力，不会进一步对下游侧产生影响，能够实现其功能的万无一失。

本发明的上述排气测定装置，当所述排气中含有氟化氢等卤素或卤素化合物时，在所述雾收集部或雾监测器的下游，设置：卤素收集部，该卤素收集部填充有经过不挥发性酸所产生的表面处理的部件，该部件由对该卤素或卤素化合物进行去除的金属材料构成；位于该卤素收集部的下游且填充有由含有着色材料的多孔材料构成的部件的卤素监测器。

如上所述，在玻璃熔炉等的排气中，除了粉尘成分、酸性雾以外，有时还含有卤素成分，这些物质是腐蚀性强的成分，并且，通过与粉尘成分中的金属氧化物的反应、或向由酸性雾所形成的水滴状物体的溶解等，可能会产生复合的恶劣影响。而且，卤素成分，虽然氟、氯等卤素和氟化氢、氯化氢等卤素化合物具有不同的特性，但都需要进行相同的处理。本发明，利用铜、锡等金属材料与卤素的高反应性，用其作为卤素收集部，从而能够高效并有选择地进行卤素成分整体的去除处理。而且，通过不挥发性酸浸渍处理，能够防止排气中的测定成分SO₂、NOx等的损失。此外，在卤素收集部的下游，配设经过银盐浸渍处理的多孔材料，银盐通过与卤素的反应生成有色化合物，从而能够被用作卤素收集部的污染情况的监测器，并且，通过卤素监测器本身的卤素成分的去除能力，不会进一步对下游侧产生影响，能够实现其功能的万无一失。

而且，本发明的上述排气测定装置，当所述排气中含有氟化氢等卤素或卤素化合物时，在所述雾收集部的上游具有对该卤素或卤素化合物进行去除的卤素收集部。

在排气中含有大量氟化氢等卤素或卤素化合物的情况下，当导入雾收集部的试样气体中存在微细的粉尘成分(尤其是金属化合物等)时，由于金属卤化物等的产生和成长，引起雾收集部的收集能力的下降。因此，根据排气的组成，最好在雾收集部的上游配设卤素收集部。而且，如下所述，本发明的卤素收集部具有去除雾成分的功能，因此，通过将卤素收集部设在雾收集部的上游，能够在卤素收集部将卤素成分和雾成分同时去除。由此，能够减轻设在下游的雾收集部的负荷，因此，特别是以高雾排气为对象时，有利于提高雾收集部的寿命，增大系统整体的长期稳定性。而且，最好使卤素收集部和卤素监测器成为一体而发挥作用。本发明，根据这种排气组成等排气测定装置的使用条件，进行合适的试样处理，能够长期进行稳定性高的连续测定。

本发明，以含有飘尘等粉尘成分和SO₃雾等酸性雾的排气或者除了上述物质外还含有氟化氢等卤素或卤素化合物的排气为测定对象试样，对于所采集的所述排气，作为1次处理，在水分共存的情况下，通过粉尘收集部收集所述粉尘成分，作为2次处理，通过雾收集部去除所述酸性雾，当是含有卤素或卤素化合物的排气时，作为3次处理，通过卤素收集部去除该卤素或卤素化合物，并且对这些经过1次处理至2次处理或者1次处理至3次处理的处理气体中的特定成分进行测定。

在含有粉尘成分和酸性雾、或除此之外还含有卤素成分的排气中的特定成分的测定中，要求高效地并特定成分没有损失地将这些成分有选择地去除并将清洁后的气体导入分析计。这时，如上所述，各成分不但会分别产生影响，而且会产生复合的影响，在其去除方法中，需要考虑避免产生这种复合作用。本发明，在各成分中，首先实现作为各种化学反应和物理现象的核心的粉尘成分的去除，从而使后段的处理变得容易(1次处理)，然后使用以酸性雾为主要处理对象、并且对于卤素成分也具有处理效果的雾收集部(2次处理)，能够提供一种能够长期进行稳定性高的连续测定的排气测定方法。此外，当排气中含有卤素成分时，使用高效并有选择的卤素收集部来进行处理(3次处理)，从而能够提供一种能够在大范围内长期进行稳定性高的连续测定的排气测定方法。

附图说明

图1是表示本发明的排气测定装置的基本结构的说明图。

图2是举例表示构成本发明的试样处理系统所使用的冷却部的构件的说明图。

图3是举例表示本发明的试样处理系统的结构的说明图。

图4是举例表示本发明的试样处理系统所使用的粉尘收集部的结构的说明图。

图5是表示本发明的排气测定装置的第2结构例的说明图。

图6是表示本发明的排气测定装置的第3结构例的说明图。

图7是表示本发明的排气测定装置所使用的洗涤器的试验方法的说明图。

图8是大致表示以往技术的分析装置的结构的说明图。

图9是大致表示以往技术的取样装置的结构的说明图。

符号说明

1试样采集部

1a试样采集管

1b一次过滤器

2加热导管(试样导入部)

2a、2b配管部

3过滤器柱

4粉尘监测器

5雾洗涤器

6雾监测器

7分析计

8卤素洗涤器

9卤素监测器

WF1、WF2湿式过滤器

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施形态进行说明。

本发明的排气测定装置(以下称为“本装置”)以含有粉尘成分和酸性雾的排气作为测定对象试样，包括：(1)试样导入部、(2)凝集粉尘的冷却部、(3)对粉尘成分进行收集的粉尘收集部、(4)对粉尘收集部的污染状况进行监测的粉尘监测器、(5)去除酸性雾的雾收集部、(6)对雾收集部的污染状况进行监测的雾监测器、以及(9)对特定成分进行测定的分析计，当排气中含有卤素成分时，还具有：(7)去除卤素成分的卤素收集部、(8)以及对卤素收集部的污染状况进行监测的卤素监测器。

<本发明的排气测定装置的基本结构>

图1(第1结构例)中将本发明的基本结构举例表示。由设在排气所流过的管道(未图示)上的试样采集部1所采集的试样气体(排气)，经过设在其后面的加热导管2(包括试样采集部1，相当于试样导入部)导入到湿式过滤器WF1(包括下面的配管部，相当于冷却部)。在这里，粉尘成分被凝集，包含凝集的粉尘成分的试样气体导入到过滤器柱3(相当于粉尘收集部，有时包含下述的粉尘监测器4作为粉尘收集部)。在湿式过滤器WF1所分离的排液通过排液筒DP1向外部排出。粉尘成分被收集了的试样气体，通过粉尘监测器4导入到排液分离器DS1。在排液分离器DS1所分离的排液，通过排液筒DP2向外部排出。另一方面，排液被分离了的试样气体经过精密过滤器Fm导入到雾洗涤器5(相当于雾收集部)，将酸性雾去除。在精密分离器Fm中，将排气中的、或与冷却处理/生成排液相伴而生的例如1μm以下的粉尘成分去除。在雾洗涤器5中酸性雾被去除了的试样气体通过雾监测器6导入到排液分离器DS2。在排液分离器DS2中，将新生成的排液分离，并且排液被分离了的试样气体，其一部分从旁流路Lb排出，并且上述试样气体通过调整阀NVs、吸入泵Ps、切换阀SVo、电子冷却器C以及二次过滤器Fs导入到分析计7。在排液分离器DS2所分离的排液，通过排液筒DP3向外部排出，在电子冷却器C产生的排液，通过排液筒DP4向外部排出。而且，旁流路气体通过流量计FMb和吸入泵Pb排出。

此外，在本装置中，在切换阀SVo的一侧，通过开关阀SVz和SVs连接有填充校正气体的高压容器(零点校正用气体容器Gz和量程校正用气体容器Gs)，能够在切换阀SVo和开关阀SVz打开的状态下，进行分析计的零点校正，在切换阀SVo和开关阀SVs打开的状态下，进行分析计的量程校正。

这里，作为本装置的测定对象试样的排气，例如以来自玻璃熔炉、柴油发电锅炉或金属精炼焚烧炉等的排气为对象，主要需要对粉尘成分和酸性雾、或除此之外的卤素成分进行处理。在粉尘成分中，含有：金属氧化物和金属盐类等会变成粉尘的粉尘起因成分，该金属氧化物和金属盐类也可能以高温条件下气化的状态存在；例如以2μm以下的微细粉尘、燃烧灰分等为主要成分的超微粒的飘尘等；或这些成分的混合体。在酸性雾中，含有气态的SO₃、雾状的SO₃雾、硝酸雾、水分、与上述粉尘成分的结合体、以及这些成分的混合体。而且，作为有害物质之一，有时含有氟(F₂)、氯(Cl₂)等卤素和氟化氢(HF)、氯化氢(HCl)等卤素化合物，与上述粉尘成分的结合体，或这些成分的混合物即“卤素成分”。

试样采集部1由试样采集管1a和一次过滤器1b构成，从插入管道的试样采集管1a吸入采集试样气体，通过一次过滤器1b进行除尘。但是，当在排气通过电集尘机(EP)能够被充分除尘的状态下进行采集时，也能省略一次过滤器1b。在对由于吸附和溶解引起损失的、或容易受到反应迟缓等的影响的低浓度SO₂进行测定的情况下，是有效的。而且，如上所述，管道内为大约300～400℃左右的高温状态，因此大多数情况下，通过原封不动地采集试样气体，试样采集部1的温度能够维持200℃以上的高温。这时，不需要在试样采集部1上设置其它的加热手段，但最好在冬季或寒冷的地方等设置加热单元作为补充。已被除尘的试样气体，通过加热管道2导入到湿式过滤器WF1。在加热导管2中，加热到试样气体中的水分不凝结的程度(大约100～120℃左右)。

而且，在本装置中，对于粉尘成分，划分成一次过滤器1b、过滤器柱3(包括粉尘监测器4)和精密过滤器Fm三个阶段进行处理，从而能够高效地进行粉尘成分的处理，并且减少从前未知的雾成分和卤素成分去除的阻碍因素。另外，关于各单元的形态和数量，可以根据试样气体的性状随时设定。

具体来说，作为一次过滤器1b，使用在加热状态(150～200℃)下对大粒子的粉尘(例如2μm以上)进行收集的过滤器；作为过滤器柱3，使用在低温状态(例如常温)下对微细粉尘(例如2μm以下)进行收集的过滤器(详细情况将在后面进行描述)；作为精密过滤器Fm，使用在低温状态下(例如常温)对在一次过滤器1b和过滤器柱3中没有被完全收集的微细粉尘(例如1μm以下)进行收集的过滤器，从而能够设置与各过滤器的功能相对应的负荷。而且，将过滤器柱3配置在湿式过滤器WF1的下游，从而能够有效地收集凝集的粉尘成分，在使过滤器表面处于加湿的状态的条件下使用过滤器，从而能够有效地收集通过了一次过滤器1b的微细粉尘(例如2μm以下)和大量的飘尘，防止这些粉尘成分流入设在下游的精密过滤器Fm而使其堵塞，能够减轻其负荷。这里，关于粉尘，将其粒径(平均粒径或最大粒径等)作为处理对象的目标而进行区分，例如将2μm以下的粉尘称为微细粉尘(例如，2μm以下)，当需要进一步细分时，有时称为“微细粉尘(例如1μm以下)”、“例如0.1μm以下的微细粉尘”、或“例如0.01μm以上的微细粉尘”。

根据排气中的测定对象成分进行选择分析计7。一般来说，以由排放标准等所规定的NOx、SO₂、一氧化碳(CO)以及氧气(O₂)等为对象，对于NOx、SO₂以及CO，使用红外线分析计、紫外线分析计等；对于O₂，使用磁力式氧气计等。

[冷却部]

本装置的特征在于，具有凝集粉尘成分的冷却部和对已凝集的粉尘成分进行收集的粉尘收集部，在图1所例示的结构中，在过滤器柱3的上游，设有湿式过滤器WF1、以及在常温状态下与湿式过滤器WF1连接的配管部2a和2b。但是，在过滤器柱3和除此之外的粉尘监测器4的内部，也具有使粉尘成分凝集的冷却功能，因此，在本装置的冷却部上，也包含这样的粉尘收集部。使试样气体中的气态的水分液化，由此与微细的粉尘一起凝集，成为具有容易收集的大小的粉尘，从而能够通过设在其下游的过滤器柱3等过滤器，高效地进行收集。而且，将含有在高温状态(例如1200℃以上)下被气化的金属氧化物和金属盐类等的微细粉尘成分的排气冷却到低温(例如包括常温)，从而能够对通过结晶化、凝集而产生的固体化的微细粉尘进行收集。

湿式过滤器WF，例如具有图2所示的结构，具有冷却功能和气液分离功能，并且，当设有过滤器部件We时，还能够具有粉尘收集功能。试样气体从导入口Wi导入到空间部Ws，在这里被冷却，并且，在配管部2a和空间部Ws产生的排液被气液分离。排液从排水口Wd(通过排液筒DP)排出，排液被分离了的试样气体从供出部Wo向下游的过滤器柱3等输送。这时，当设有过滤器部件We时，能够将由于配管部2a和空间部Ws的冷却所凝集的新产生的粉尘成分去除。而且，作为过滤器部件We最好与下述的填充在过滤器柱3中的过滤器部件3a相同，由高分子材料的纤维状物体或无纺织布等构成。

另外，在图1中，表示了设有由配管部2a、湿式过滤器WF1和配管部2b构成的冷却部，以及设在其下游的过滤器收集部即过滤器柱3的结构。但有时最好在过滤器柱3的下游进一步设置冷却部。这适合应用于如下情况：当排气中的水分多时，为了防止加热导管2的堵塞而使配管温度升高的情况，以及夏季高温时那样的冷却效率低的情况。具体地说，能够列举，如图3(A)所示，在过滤器柱3的下游设置湿式过滤器WF2的结构；和如图3(B)所示，在过滤器柱3和粉尘监测器4的下游设置湿式过滤器WF2的结构。这些结构具有冷却功能，并且能够对在过滤器柱3和粉尘监测器4产生的凝结水和凝集粉尘进行气液分离和粉尘收集，能够将过滤器柱3和粉尘监测器4维持为适当的加湿状态。

[过滤器柱]

过滤器柱3，是内部填充有由高分子材料构成的过滤器部件的单元，具体地说，如图4所示，最好是将多段由纤维状物体或无纺织布等构成的过滤器部件3a重叠而成的结构。在过滤器部件3a的内部，形成有非直线的气体流动，能够增大与过滤器部件3a表面的接触时间，因此，即使对于例如0.1μm以下的微细粉尘和飘尘，也能够确保较高的收集能力。这里，在由无纺织布等构成的网状的过滤器部件上，最好能够收集具有规定粒径、例如0.1μm以上的粉尘成分。试样气体通过过滤器部件的内部的距离短，在加湿状态下的粉尘的收集能力不大，因此最好减小能够收集的粒径。另一方面，在纤维状物体的过滤器部件中，最好具有规定的收集率，例如由JIS-Z8901规定的收集率的50％以上。这时，聚酯材料的过滤器部件所能收集的粉尘成分的粒径的范围变广，例如粒径分布0～5μm：39％、5～10μm：18％、10～20μm：16％，20μm以上：27％，形成上述非直线的气体流动，能够增大与过滤器部件3a表面的接触时间，因此加湿状态下的粉尘的收集能力大。而且，通过将这些纤维状物体的过滤器部件和由无纺织布构成的过滤器部件混用，能够确保两者的良好特性。此外，由此，能够大幅度降低或消除以往的课题即粉尘成分对于后段的酸性雾的去除处理的影响，能够延长雾洗涤剂5的寿命，确保系统整体的长期稳定性。

当试样流量为1～10L/min时，过滤器柱3具有例如直径为10～50mm最好为30～50mm左右、长度为10～150cm最好为15～25cm左右、容积10～8000cm³最好为100～500cm³左右的形状。能够确保维护的容易性和足够使用1～数月的容量。这里，如下所述，通过将2根过滤器柱3设置成直线排列状，能够依次交换1根过滤器柱3，能够实现可维护性的提高，并且能够利用后段的过滤器柱3作为粉尘监测器4。即，过滤器柱3和粉尘监测器4，作为一体，具有粉尘成分的收集功能和收集能力的监测功能，由于其互换性，能够确保高可维护性。

填充于过滤器柱3的过滤器部件3a，其材料最好是聚酯或聚丙烯等高分子材料。如下述的证实结果所示，粉尘成分与高分子材料之间的吸附性高，尤其在有水分共存的情况下，过滤器部件3a的表面能够保持加湿状态，从而能够推测出能够确保更高收集能力。而且，由纤维状物体或无纺织布形成，因此使表面积增大，能够实现收集能力的提高。此外，最好通过材料与过滤器部件3a相同的精密过滤器3b对过滤器部件3a的下游端或两端进行保持。能够收集例如0.01μm以上的微细粉尘和飘尘，排除粉尘成分在后段的影响。过滤器柱3的容器3c，考虑到良好的可成形性、较高的牢固性以及透明性，最好使用聚丙烯。而且，确保过滤器部件3a与试样气体之间较多的接触时间或接触面积，从而即使是加湿状态保持能力稍低的材料，通过例如在较长的过滤器柱3中填充过滤器部件3a、或将多根过滤器柱3配设成直线排列，也能够实现收集能力的提高。

[粉尘监测器]

作为粉尘监测器4，最好在过滤器柱3的下游使用与过滤器柱3相同的柱。即，对如下课题进行了研究：在来自玻璃熔炉等的排气中的粉尘成分中，含有各种金属氧化物、金属卤化物等，其中的几种为有色化合物，因此通过渗透过滤器柱3的粉尘成分进行着色，并能够用肉眼识别。结果，根据过滤器柱3的过滤器部件3a或精密过滤器3b、容器3c的着色情况，能够确认过滤器柱3的污染情况，并且根据对渗透过滤器3的粉尘成分进行收集的粉尘监测器4的上游侧的着色情况，能够确认过滤器柱3的更换时间。而且，根据粉尘监测器4的容器表面的粉尘成分的附着情况，也能对过滤器3的劣化情况进行把握。此外，即使在粉尘成分自身不含有有色的化合物的情况下，通过将与其中所含有的特定成分进行反应而变色的成分填充到粉尘收集部或进行表面处理，从而同样能够确保作为粉尘监测器的功能。关于无色的粉尘，在现场，水滴或酸性雾等附着在由粉尘收集部所收集的粉尘上，异物的产生被确认，通过对这种异物的产生状态进行监测，能够确保作为粉尘监测器的功能。

而且，粉尘监测器4本身具有去除粉尘成分的功能，因此，以粉尘监测器4开始被着色时，进行过滤器3的更换，从而不会进一步对下游侧产生影响，能够实现其功能万无一失。此外，由于粉尘监测器4与过滤器柱3同一性，通过将粉尘监测器4移向上游侧，作为过滤器柱3使用，在其下游配设新的粉尘监测器4，能够有效地活用各部件。

[雾洗涤器]

雾洗涤器5，最好是填充有由吸附剂构成的部件的单元，该吸附剂经过不挥发性酸浸渍处理。通过使用粒子状活性炭等吸附能力强、并且吸附表面积大的吸附剂，能够确保高效地吸纳高浓度的酸性雾的能力。除了活性炭以外，可以使用活性沸石等多孔物体作为吸附剂。而且，通过不挥发性酸浸渍处理，能够不损害吸附能力地确保吸附剂的稳定性，并且能够防止排气中的测定成分SO₂、NOx等的由吸附所引起的损失、以及加热条件下的活性炭等的由燃烧所引起的损失。作为不挥发性酸，可以使用高浓度的磷酸或高锰酸等。

而且，如下述的证实结果所示，雾洗涤器5，在有水分共存的情况下，吸附剂的表面能够保持加湿状态，从而能够确保对于酸性雾的更强的去除能力。以共存的水分不凝结、并且减轻排气中的测定成分SO₂、NOx等的由吸附所引起的反应迟缓为条件，雾洗涤器5的使用温度最好为大约80～150℃左右。

[雾监测器]

作为雾监测器6，最好在雾洗涤器5的下游使用填充有由珠光体系的吸附剂构成的部件的单元。即，珠光体系的吸附剂对于如上所述的低浓度的酸性雾具有充分的去除能力，并且吸附在珠光体系的吸附剂的表面上的酸性雾，渐渐与共存的水分结合而形成水滴状，附着在珠光体系的吸附剂的表面或填充有珠光体系的吸附剂的容器的内表面上。因此，通过对配设在雾洗涤器5的下游的雾监测器6上的这种水滴状物体的附着状态进行监测，能够对雾洗涤器5的污染情况和更换时间进行把握。而且，雾洗涤器6本身具有酸性雾的去除功能，因此能够不对雾监测器6的下游侧产生影响地进行雾洗涤器5的更换。

采用具有以上的结构的排气测定装置，不会受到排气中所含有的粉尘成分、酸性雾等的影响，能够长期进行稳定性高的连续测定。而且，能够对于各成分的污染等的情况进行监测，防止这种影响，长期进行稳定性高的连续测定。

<本装置的其它的结构例(第2结构例)>

如图5所例示，当排气中含有卤素成分时，除了上述第1结构例的构成部件以外，最好在雾监测器6的下游配设卤素收集部8和卤素监测器9。

即，在玻璃熔炉等的排气中，除了粉尘成分和酸性雾以外，有时还含有腐蚀性强的卤素成分。这些卤素成分不能被上述过滤器柱3或雾洗涤器5充分去除，因此需要不损失排气中的测定成分SO₂、NOx等地进行对于卤素成分的有选择的去除处理。

[卤素洗涤器]

作为卤素洗涤器8，最好是由金属材料构成的、填充有经过表面处理的部件的单元，该表面处理采用不挥发性酸。一般来说，卤素成分难于进行有选择的吸附处理，相反，与金属材料的反应性非常高。因此，利用这种特性，使用反应性高的金属材料作为洗涤器的基体材料，从而能够确保有效地吸纳卤素成分的能力。作为金属材料，可以使用作为单体是稳定的金属、并且作为卤化物也形成稳定的化合物的铜、锡或银等。作为部件的性状，可以使用将这样的金属材料成形为毛线状的物质，或搭载在白色天然浮石(例如大江化学工业制的商品名为Pamister的直径为1～6mm的各种粒径的浮石)等的无机载体上的物质等。而且，通过不挥发性酸浸渍处理，能够防止排气中的测定成分即SO₂、NOx等的由吸附或反应所引起的损失。作为不挥发性酸，可以使用高浓度的磷酸或高锰酸等。

[卤素监测器]

作为卤素监测器9，最好在卤素洗涤器8的下游使用填充有由多孔材料构成的部件的单元，该多孔材料经过银盐浸渍处理。即，作为银盐的稳定的载体，使用白色天然浮石等无机载体等的多孔材料，通过碳酸盐银盐浸渍处理，能够在较大的表面积上进行接触并反应，能够形成对于渗透卤素洗涤器8的卤素成分具有充分的检测能力的监测器。这里，卤素X2与卤素监测器9所含有的银盐，如下式1所示进行反应，反应所生成的卤化银(AgX)被光分解，银游离出来从而变得呈黑色。

X₂+Ag→AgX …式1

而且，卤素监测器9本身具有卤素成分的去除功能，因此能够不对卤素监测器9的下游侧产生影响地进行卤素洗涤器8的更换。

<本装置的其它的结构例(第3结构例)>

如图6所例示，当排气中含有卤素成分并存在微细粉尘成分(尤其是金属化合物等)时，除了上述第1结构例的构成部件以外，最好在雾监测器6的上游配设卤素洗涤器8和卤素监测器9。

即，这些成分进行反应，由于金属卤化物等的生成和增长，有时引起雾洗涤器5的收集能力下降，因此，通过在雾收集器5的上游设置对卤素的收集能力高的卤素洗涤器8，能够防止新的粉尘成分的生成，防止雾洗涤器5的收集能力的下降。而且，卤素洗涤器8具有去除雾成分的功能，因此，通过在雾洗涤器5的上游设置卤素洗涤器8，能够在卤素洗涤器8中将卤素成分和雾成分同时去除。因此，能够减轻设在卤素洗涤器8的下游的雾洗涤器5的负荷，尤其当以高雾排气为对象时，能够延长雾洗涤器5的寿命。

采用具有以上结构的排气测定装置，即使在排气中进一步含有卤素成分的情况下，也能不受其影响，对各成分的污染等的情况进行监测，防止这种影响，长期进行稳定性高的连续测定。

(实施例)

下面，对以来自玻璃熔炉的排气为对象时的以往的测定装置的问题点的产生原因进行验证，并进行关于本装置的研究所使用的各洗涤器等的效率的验证实验。

[以往的测定装置的问题点的产生原因的验证]

(1)排气的性状

排气的性状，根据燃料的类别、有无脱硫装置、脱硫装置的方式、原料等而不同，但关于玻璃熔炉排气，能够把握下述的表1所例示的性状。这里，不能充分把握0.1μm以下的微细粉尘等粉尘成分、酸性雾或卤素成分是问题点的产生原因之一。例如，能够列举，作为SO₃雾的产生原因，除了燃料即重油中的硫成分以外，由于原料之一的芒硝(Na₂SO₄，分解温度为1350℃)在熔炉温度～1600℃以上的温度下分解，也容易产生。

(2)共存成分的影响

微细粉尘的共存是因为原料在高温时转化成挥发性氧化物(飞灰或飘尘)，不能完全被电集尘机去除。而且，这种粉尘成分的存在，通过与上述酸性雾的结合、以及水分对于该结合体的进一步的结合等，形成腐蚀性更强、具有成长力的有害物质。作为卤素成分的产生源，氟包含在石灰等原料中，氯作为金属氯化物包含在原料中。

[各洗涤器等的效率的验证]

(1)试验方法

将含有大约1～1.5wt％的硫成分的重油作为燃料的玻璃熔炉排气为对象，采用图7所示的试验用装置，对各种洗涤器对于粉尘成分、酸性雾以及卤素成分的收集能力和去除效率进行验证。这里，将从试样采集部1吸入的试样气体导入到排液分离器DSe，将排液分离后，将试样气体分成两部分，将一部分(测定线路)导入到现场使用中的测定装置GA(堀场制作所制造，ENDA-640)，对NOx、SO₂、CO和O₂进行测定，并且将另一部分导入到泵Pe的吸入流路。

(1-1)在对于粉尘成分的验证试验中，在测定线路上配设被测洗涤器SC1，将试样气体以大约3L/min的流量连续地导入到被检洗涤器SC1。在被测洗涤器SC1上，依次连续设置各洗涤器两根，通过其污染情况判断收集能力。而且，对所收集的粉尘进行元素分析(堀场制作所制，扫描型电子显微镜——能量分散型X射线分析装置SEM-EDX)来推断其起因。

(1-2)在对于酸性雾和卤素成分的验证试验中，将导入的试样气体进一步分成两分。这两部分中的一部分(空白线路)，通过流量计FMd对流量进行确认，并且通过调整阀NVd调整为大约0.5L/min，导入到雾监测器MCd，进一步导入到纯水起泡器WBd。对使雾监测器MCd所收集的试样气体中的酸性雾溶解的被测液体、以及溶解在纯水起泡器WBd中的成分进行分析，从而对雾监测器MCd所收集的酸性雾和溶解在纯水起泡器WBd中的卤素成分进行监测。另一部分(测试线路)，通过流量计FMe对流量进行确认，并通过调整阀NVe调整为大约0.5L/min，导入到被测洗涤器SC2并进行处理后，导入到雾监测器MCe，进一步导入到纯水起泡器WBe。对使雾监测器MCe所收集的试样气体中的酸性雾溶解的被测液体、以及溶解在纯水起泡器WBe中的成分进行分析，从而对通过被测洗涤器的酸性雾和卤素成分进行监测。

(2)试验条件

(2-1)作为对于粉尘成分的洗涤器，使用：(i)填充有15层聚酯纤维过滤器的过滤器柱(FC)；(ii)填充有石英棉的柱。

(2-2)作为对于酸性雾和卤素成分的洗涤器，使用：(i)本装置的雾洗涤器(MS，在大约90℃下加热)；(ii)填充有由珠光体系的吸附剂构成的部件的单元(SU，在大约90℃下加热)；(iii)作为参考，本装置的卤素洗涤器(HS，常温)：附带卤素监测器(HM，常温)。

(2-3)酸性雾的定量，根据用离子色谱法(Metrome公司制，型号861)对溶解在上述雾监测器MCe中的成分进行测定的结果(IC分析)，进行计算。

(2-4)卤素成分的定量，根据用离子色谱法(Metrome公司制，型号861)对溶解在上述纯水起泡器WBd和WBe中的成分进行测定的结果(IC分析)，进行计算。

(3)试验结果

(3-1)排气中溶解气体成分分析

作为未处理的排气中溶解气体成分的分析，对在空白线路中导入大约2小时的试样气体之后的纯水起泡器WBd的溶液进行IC分析。而且，对成为各离子成分的来源的排气中的气体成分进行了推断。推断出作为酸性雾存在SO₃雾和硝酸雾，以及作为卤素成分存在HF、HCl和Cl₂。

(3-2)过滤器柱的粉尘吸附性试验

在测定线路上连续吸入排气大约1周后的各洗涤器对于粉尘成分的收集能力，如下表1所示，可知：在石英棉中，粉尘成分几乎不被收集，在聚酯纤维过滤器(FC)中，具有较高的收集能力。而且，能够推断出其着色性粉尘的主要成分为SiO₂，SiO₂来源于原料的灰分。

[表1]

(3-3)雾洗涤器的SO₃雾去除性能试验

在测试线路上连续吸入排气大约1周后的各洗涤器对于酸性雾的去除能力，如下表2所示，可知：在珠光体系的吸附剂(SU)中，停留为大约70％的去除率，在雾洗涤器(MS)中，具有大约97％的较高的去除能力。而且，作为参考，在卤素洗涤器(HS)中，具有大约83％的去除率，证明了本装置的第2、第3结构例中附加卤素洗涤器所产生的对于酸性雾的有效性。

[表2]

(3-4)卤素洗涤器的卤素气体的去除性能

在测试线路上连续吸引排气大约1周后的各洗涤器对于卤素成分的去除能力，如下表3所示，可知：在珠光体系的吸附剂(SU)中，对于HF/HCl(Cl₂)停留为55％/0％的去除率，在卤素洗涤器(HS)中，具有100％/80％的较高的去除能力。而且，作为参考，在雾洗涤器(MS)中，具有66％/0％的去除率，由此可知：在本装置的第2结构例中，设在卤素洗涤器的上游的雾洗涤器所具有的去除HF的能力，能够有助于延长卤素洗涤器的寿命。

[表3]

(3-5)其它

以上的验证的结果，能够对各洗涤器分别对于粉尘、雾和卤素的各个成分的收集能力和去除效率的高低进行了证明，并且，可证明通过组合配设这些洗涤器，能够相互补充对于各成分的收集能力和去除能力。即，本装置不仅仅限于各成分的洗涤器的组合，在能够构成具有复合的高收集能力和去除能力的高性能试样处理部这一点上，具有非常高的可用性。

工业实用性

上面，描述了将本发明主要应用于玻璃熔炉排气中的特定成分的测定装置和测定方法的情况，但是对于伴随着高温燃烧的柴油发电排气、硫酸工厂排气、金属精炼(硫化矿灰焚烧炉)排气等，也可以应用本测定装置和测定方法。

Claims

1.一种排气测定装置，其特征在于，以含有飘尘等粉尘成分和SO₃雾等酸性雾的排气为测定对象试样，包括：导入该排气的试样导入部；使所述粉尘成分凝集的冷却部；对在该冷却部凝集的粉尘成分进行收集的粉尘收集部；雾收集部，其设在该粉尘收集部的下游，并填充有对所述排气中的酸性雾进行去除的吸附剂；以及分析计，其导入经上述部分清洁处理后的经处理气体，并对排气中的特定成分进行测定。

2.如权利要求1所述的排气测定装置，其特征在于，具有作为粉尘成分的渗透状态的监测器发挥作用的所述粉尘收集部以及位于所述雾收集部的下游且填充有吸附剂的雾监测器。

3.如权利要求1或2所述的排气测定装置，其特征在于，当所述排气中含有氟化氢等卤素或卤素化合物时，在所述雾收集部或雾监测器的下游，设置对该卤素或卤素化合物进行去除的卤素收集部以及位于该卤素收集部的下游且填充有由含有着色材料的多孔材料构成的部件的卤素监测器。

4.如权利要求1或2所述的排气测定装置，其特征在于，当所述排气中含有氟化氢等卤素或卤素化合物时，在所述雾收集部的上游具有对该卤素或卤素化合物进行去除的卤素收集部。

5.一种排气测定方法，其特征在于，以含有飘尘等粉尘成分和SO₃雾等酸性雾的排气或者除了上述物质外还含有氟化氢等卤素或卤素化合物的排气为测定对象试样，对于所采集的所述排气，作为一次处理，在水分共存的情况下，通过粉尘收集部收集所述粉尘成分，作为二次处理，通过雾收集部去除所述酸性雾，当是含有卤素或卤素化合物的排气时，作为三次处理，通过卤素收集部去除该卤素或卤素化合物，并且对这些经过一次处理至二次处理或者一次处理至三次处理的经处理气体中的特定成分进行测定。